JP2017099103A - 回転整流器故障検出装置および回転整流器故障検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転整流器故障の誤検出を防止できるようにすること。【解決手段】回転整流器故障検出装置は、回転整流器１Ｃに交流電力を供給する交流励磁機に直結される副励磁機６の出力電圧位相もしくは同期機１Ａの出力電圧位相を検出する位相検出手段と、位相が所定の角度だけ進む毎に交流励磁機１Ｂの励磁機界磁電流Ｉｅｆをサンプリングして励磁機界磁電流検出値データ列を生成する電流検出値データ列生成手段と、励磁機界磁電流検出値データ列に対して所定の間隔で差分計算を行って差分信号データ列を生成する差分信号データ列生成手段と、交流励磁機１Ｂの出力電圧の１周期の間に、差分信号データ列のレベルが、ある正の閾値および負の閾値をそれぞれ正側および負側に超過する事象がある場合に、回転整流器故障を示す警報を出力する回転整流器故障警報出力手段とを備える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、回転整流器故障検出装置および回転整流器故障検出方法に関する。

同期機の励磁方式は、サイリスタ励磁方式と並んでブラシレス励磁方式が広く採用されている。従来の技術について、他励式ブラシレス励磁装置を例にして説明する。

他励式ブラシレス励磁装置は、副励磁機の出力電圧を励磁用変圧器を介してサイリスタ整流器に入力し、自動電圧調整装置からのゲート信号によりサイリスタ整流器が出力する直流電圧で交流励磁機の界磁巻線に励磁機界磁電流を流し、交流励磁機の電機子巻線に誘起された交流出力電圧を回転整流器で整流して同期機の界磁巻線に界磁電流を流し、同期機を励磁するものである。

回転整流器を構成するダイオード素子が短絡故障すると過大な短絡電流が流れるため、これを早期に検知して発電機を停止させることは事故拡大防止の観点から非常に重要である。また、ダイオード素子に直列接続したヒューズが溶断した場合においても、自動電圧調整装置が回転整流器の出力電流を維持する働きにより、健全なダイオード素子の電流が増加して事故拡大につながる場合があるので、これを検知し通知することは重要である。しかしながら、回転整流器は回転部に設置されているため、その故障を直接的に検知することができない。

回転整流器故障を検出する技術としては、以下のものが知られている。

・交流励磁機に検出コイルを設け、検出コイルに誘起される電圧のうち交流励磁機周波数成分を能動フィルタ回路により抽出し、回転整流器の故障判別を行うもの（特許文献１参照）。

・交流励磁機に検出コイルを設け、検出コイルに誘起される電圧の周期が所定の値より長くなったことを検知して回転整流器故障とする一方で、検出コイル誘起電圧の正側信号の積分値と負側信号の積分値との比が所定の値より大きい場合は系統事故の影響と見なし、回転整流器故障出力をロックするもの（特許文献２参照）。

・交流励磁機の界磁電流に含まれる交流成分の直流成分に対する割合が増加したことで回転整流器故障を検知するもので、特定周波数（交流励磁機周波数）成分が増加した時は相短絡故障であることを検知し、相短絡故障時は同期機を停止させ、相開放故障時は励磁機界磁電流を制限するもの（特許文献３参照）。

・交流励磁機の１つの界磁極に巻回したサーチコイルの出力電圧から交流励磁機周波数の５倍調波までの成分に対する基本波成分の比率を算出し、基本波成分の比率が大きくなったら回転整流器故障とするもの（特許文献４参照）。

特開平０４−２８５４５７号公報 特開昭５７−００００２５号公報 特開２００８−２９５２５２号公報 実開平０２−１２９１３８号公報

しかしながら、上述した従来の回転整流器故障検出装置には、以下のような問題がある。

・交流励磁機の周波数が定格周波数から大きく変化した場合に回転整流器故障を正しく検出できない場合がある（例えば、特許文献２、３、４）。

・回転整流器の直列接続された２つの相（Ｕ相とＸ相など）が開放した場合、故障検出信号には交流励磁機の１倍の周波数信号は現れず、２倍の周波数信号が現れるため、回転整流器故障を検出できない（例えば、特許文献１、４）。

・同期機の界磁電流や交流励磁機の界磁電流が比較的大きく変化（増加または減少）している最中は、故障検出信号の周期が長くなったり、交流成分の直流成分に対する割合が増加したり、交流励磁機の１倍の周波数成分が多く検出されたりするので、回転整流器故障を誤検出する場合がある（例えば、特許文献１〜４）。

・回転整流器を構成するダイオード素子の短絡故障をアーム開放故障と区別して検出する技術は存在するが、１つのアームを構成する複数のダイオード素子のうち１つのダイオード素子が短絡故障し、直列ヒューズ溶断により短時間に当該回路から切離されたことは検出できない（例えば、特許文献１〜４）。

・マイナスステップ応答試験や負荷遮断時など交流励磁機の界磁電流が急速に減少する場合や、系統事故発生により同期機の界磁電流が急増する場合に、故障検出信号に含まれる交流成分の直流成分に対する割合が増加するため、回転整流器故障を誤検出する場合がある（例えば、特許文献３）。

・マイナスステップ応答試験や負荷遮断時など交流励磁機の界磁電流が急速に減少する場合や、系統事故発生により同期機の界磁電流が急増する場合に、回転整流器の転流モードが変化して故障検出信号の周期が長くなるため、回転整流器故障を誤検出する場合がある（例えば、特許文献１、２、４）。

・交流励磁機の界磁電流を故障検出信号に使用する場合は、交流励磁機に界磁電流を供給するサイリスタ整流器が出力するリップル電圧の影響が故障検出信号に現れるので、特に交流励磁機の界磁電流が小さい運転状態において回転整流器故障を誤検出する場合がある（例えば、特許文献３）。

本発明が解決しようとする課題は、回転整流器故障の誤検出を防止することができる回転整流器故障検出装置および回転整流器故障検出方法を提供することである。

実施形態によれば、同期機を励磁する回転整流器の故障を検出する回転整流器故障検出装置であって、前記回転整流器に交流電力を供給する交流励磁機に直結される副励磁機の出力電圧位相もしくは前記同期機の出力電圧位相を検出する位相検出手段と、前記位相検出手段により検出される位相が所定の角度だけ進む毎に前記交流励磁機の励磁機界磁電流をサンプリングして励磁機界磁電流検出値データ列を生成する電流検出値データ列生成手段と、前記電流検出値データ列生成手段により生成される励磁機界磁電流検出値データ列に対して所定の間隔で差分計算を行って差分信号データ列を生成する差分信号データ列生成手段と、前記交流励磁機の出力電圧の１周期の間に、前記差分信号データ列生成手段により生成される差分信号データ列のレベルが、ある正の閾値および負の閾値をそれぞれ正側および負側に超過する事象がある場合に、回転整流器故障を示す警報を出力する回転整流器故障警報出力手段と、を具備することを特徴とする回転整流器故障検出装置が提供される。

本発明によれば、回転整流器故障の誤検出を防止することができる。

第１の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図。 同実施形態における回転整流器故障検出装置の構成を示す図。 同実施形態における励磁機界磁電流の波形例を示す図。 同実施形態における差分信号データ列の各種の波形例を示す図。 同実施形態におけるＵ相ダイオード開放故障発生時の各種号の信号波形例を示す図。 同実施形態における差分信号データ列計算時のゲイン例を示す図。 第２の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図。 同実施形態における回転整流器故障検出装置の構成を示す図。 第３の実施形態における回転整流器故障検出装置の構成を示す図。 第４の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図。 同実施形態における回転整流器故障検出装置の構成を示す図。 第５の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図。 同実施形態における転流モード検出器の構成を示す図。 同実施形態における回転整流器故障検出装置の構成を示す図。 第６の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図。 同実施形態における回転整流器故障検出装置の構成を示す図。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

[第１の実施形態]
最初に、図１および図２を参照して第１の実施形態について説明する。

（構成）
図１は第１の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図である。また、図２は同実施形態における回転整流器故障検出装置の構成を示す図である。

図１において、１はブラシレス同期機であり、同期機１Ａに回転電機子形の交流励磁機１Ｂを連結し、その回転部にブラシレス同期機１を励磁する回転整流器１Ｃを設けた構成としている。２は同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇを系統電圧まで昇圧する主要変圧器であり、３は同期機１Ａを電力系統４に連系する並列用遮断器である。

５は励磁用変圧器であり、同期機１Ａに連結された副励磁機６から供給される交流電圧Ｖ１を所望の交流電圧Ｖ２に変圧し、界磁開閉器７を介してサイリスタ整流器８に供給する。

９は自動電圧調整装置（ＡＶＲ）であり、計器用変圧器１０を介して検出した同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇが電圧設定値Ｖｒと一致するように電圧制御信号Ｖｔｈをパルス発生回路１１に出力する。

１１はパルス発生回路であり、界磁開閉器７が投入された状態において、副励磁機６が出力する交流電圧Ｖ１を同期電源変圧器１２を介して所望のレベルに変圧した交流電圧Ｖ３を位相基準信号として、サイリスタ整流器８の出力電圧である励磁機界磁電圧Ｖｅｆの平均値が電圧制御信号Ｖｔｈに対応した値となるようにサイリスタ整流器８にゲート信号Ｐを与える。このゲート信号Ｐにより、サイリスタ整流器８の出力電圧である励磁機界磁電圧Ｖｅｆが励磁機界磁巻線１Ｄに印加される。

１６は回転整流器故障検出装置であり、回転整流器１Ｃの故障を検出するものである。回転整流器故障検出装置１６の構成を図２に示す。

回転整流器故障検出装置１６は、基本構成として、副励磁機６の出力電圧位相θｓを検出する第１の回路部分（位相検出手段）と、位相θｓが所定の角度だけ進む毎に交流励磁機１Ｂの励磁機界磁電流Ｉｅｆをサンプリングして励磁機界磁電流検出値データ列Ｉｅｆｋを生成する第２の回路部分（電流検出値データ列生成手段）と、励磁機界磁電流検出値データ列Ｉｅｆｋに対して所定の間隔で差分計算を行って差分信号データ列ΔＩｅｆｋを生成する第３の回路部分（差分信号データ列生成手段）と、交流励磁機１Ｂの出力電圧の１周期の間に、差分信号データ列ΔＩｅｆｋのレベルが、ある正の閾値Ｆｐｔｈｋおよび負の閾値Ｆｍｔｈｋをそれぞれ正側および負側に超過する事象があり、その事象が所定の時間以上繰り返される場合に、回転整流器故障を示す回転整流器故障警報ＳＦＴを出力する第４の回路部分（回転整流器故障警報出力手段）と、を備えている。正の閾値Ｆｐｔｈｋおよび負の閾値Ｆｍｔｈｋは、例えば第２の回路部分（電流検出値データ列生成手段）により生成される励磁機界磁電流検出値データ列Ｉｅｆｋを用いて決定される。

より具体的には、回転整流器故障検出装置１６は、交流電圧Ｖ３を入力してそのθｓを検出する位相検出手段１６Ａと、位相θｓを入力してθｓが（１）式に示すサンプリング間隔Δθｓだけ進む度に１スキャンだけ１となるサンプリング信号Ｃｓを出力するサンプル間隔生成手段１６Ｂと、励磁機界磁電流検出器１５を介して励磁機界磁電流Ｉｅｆに比例した励磁機界磁電流検出値データ列Ｉｅｆｋ（ｋ：整数）をサンプリング信号Ｃｓの立上り時に出力する電流検出手段１６Ｃと、励磁機界磁電流検出値データ列Ｉｅｆｋを入力して差分計算間隔あたりのサンプル数ｍを入力してｍサンプル前の励磁機界磁電流検出値データ列Ｉｅｆｋ−ｍを出力する無駄時間要素１６Ｄと、励磁機界磁電流検出値データ列Ｉｅｆｋとｍサンプル前の励磁機界磁電流検出値データ列Ｉｅｆｋ−ｍとの差を差分信号データ列ΔＩｅｆｋとして出力する減算器１６Ｅと、励磁機界磁電流検出値データ列Ｉｅｆｋを入力して高周波成分を除去し平均的な値として平均励磁機界磁電流データ列Ｉｅｆａｖｋを出力するローパスフィルタ１６Ｆと、平均励磁機界磁電流データ列Ｉｅｆａｖｋに故障検出レベルＦｔｈを乗じて故障検出レベルデータ列Ｆｐｔｈｋを出力する乗算器１６Ｇと、故障検出レベルデータ列Ｆｐｔｈｋを入力し符号反転して負の故障検出レベルデータ列Ｆｍｔｈｋを出力する符号反転器１６Ｈと、差分信号データ列ΔＩｅｆｋと故障検出レベルデータ列Ｆｐｔｈｋを入力して差分信号データ列ΔＩｅｆｋの方が大きいときに１を、小さいときに０を高値検出信号ＳＨとして出力する高値比較器１６Ｊと、差分信号データ列ΔＩｅｆｋと負の故障検出レベルデータ列Ｆｍｔｈｋを入力して差分信号データ列ΔＩｅｆｋの方が小さいときに１を、大きいときに０を低値検出信号ＳＬとして出力する低値比較器１６Ｋと、高値検出信号ＳＨを入力して交流励磁機１Ｂの１周期あたりのサンプル数Ｎｓだけオフ時遅延特性を持って高値検出信号ＳＨ２を出力するオフディレイタイマ１６Ｌと、低値検出信号ＳＬを入力して交流励磁機１Ｂの１周期あたりのサンプル数Ｎｓだけオフ時遅延特性を持って低値検出信号ＳＬ２を出力するオフディレイタイマ１６Ｍと、高値検出信号ＳＨ２と低値検出信号ＳＬ２を入力してその論理積を故障信号ＳＦとして出力するアンド回路１６Ｎと、故障信号ＳＦを入力して所定のオン時遅延特性を持って回転整流器故障警報ＳＦＴを出力するオンディレイタイマ１６Ｐとで構成される。

Δθｓ＝（Ｆｓｕｂ／Ｆｅｘ）＊（３６０度／Ｎｓ） （１）式
Ｆｓｕｂ：副励磁機６の定格周波数
Ｆｅｘ：交流励磁機１Ｂの定格周波数
Ｎｓ：交流励磁機１Ｂの１周期あたりのサンプル数で、Ｎｓ＝ｎ×ｍ（ｎ，ｍ：自然数）となるように選定する。

ｎ：（交流励磁機１Ｂの周期）／（差分計算間隔）
ｍ：差分計算間隔あたりのサンプル数
なお、本実施形態おいて「〜手段」と称した個々の要素は、ハードウェアで実現してもよいが、少なくとも一部をソフトウェアで実現してもよい。

（作用）
同期機１Ａの回転速度が上昇し所定の回転速度に到達した時点で、界磁開閉器７が投入され、サイリスタ整流器８へのゲート信号Ｐの印加が開始される。励磁用変圧器５が出力する交流電圧Ｖ２をサイリスタ整流器８が整流することで励磁機界磁電圧Ｖｅｆが発生し、励磁機界磁巻線１Ｄに励磁機界磁電流Ｉｅｆが供給されることで同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇが上昇する。その後、自動電圧調整装置９により同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇが定格値まで上昇して電圧確立が完了すると、同期操作の後に並列用遮断器３を投入し、同期機１Ａの出力電力を所定の値まで上昇させて通常の運用に入る。

回転整流器１Ｃの正常時と故障時における励磁機界磁電流Ｉｅｆの各種の波形例を図３の（ａ）〜（ｄ）に示す。

定常運転状態においては、交流励磁機１Ｂの出力電流は正弦波ではなく矩形波状の波形となっているため、電機子反作用の影響で励磁機界磁電流Ｉｅｆには図３（ａ）のように交流励磁機１Ｂの定格周波数Ｆｅｘの６倍の周波数成分が現れる（図３（ａ））。例えば回転整流器１Ｃを構成するダイオード素子が短絡すると、励磁機界磁電流Ｉｅｆには交流励磁機１Ｂの定格周波数Ｆｅｘの１倍の周波数成分が現れる。また、ダイオード素子がアームとして開放すると、励磁機界磁電流Ｉｅｆには交流励磁機１Ｂの定格周波数Ｆｅｘの１倍または２倍の周波数成分が現れる。例えばＵ相のみが開放すると図３（ｂ）のような波形となる。Ｕ相とＶ相とが開放すると図３（ｃ）のような波形となり、Ｕ相とＸ相とが開放すると図３（ｄ）のような波形となる。

一例として、交流励磁機１Ｂの定格周波数Ｆｅｘ＝２００Ｈｚ、副励磁機６の定格周波数Ｆｓｕｂ＝３００Ｈｚの場合について説明する。提案する故障検出方法は、正常時に励磁機界磁電流Ｉｅｆに含まれる直流成分と交流励磁機１Ｂの定格周波数Ｆｅｘの６倍の周波数成分を除去して、回転整流器１Ｃの故障時に発生する定格周波数Ｆｅｘの１倍または２倍の周波数成分を検知するものである。このため、差分計算間隔は交流励磁機１Ｂの周期の６分の１とし、ｎ＝６とする。また、差分計算間隔あたりのサンプル数ｍは、必要最小限の値として５とする。

上記よりΔθｓ＝１８度となり、副励磁機６の位相が１８度進むごとに、すなわち交流励磁機１Ｂの位相が１２度進むごとに励磁機界磁電流Ｉｅｆが電流検出手段１６Ｃによってサンプリングされ、励磁機界磁電流検出値データ列Ｉｅｆｋ（ｋ：整数）が生成される。励磁機界磁電流検出値データ列Ｉｅｆｋは無駄時間要素１６Ｄと減算器１６Ｅにより、交流励磁機１Ｂの周期の６分の１だけ過去の値との差分計算が行われ、交流励磁機１Ｂの周波数の６倍およびその自然数倍の成分と直流分が除去される。

図３の（ａ）〜（ｄ）に示した各ケースに対して差分計算を行った結果である差分信号データ列ΔＩｅｆｋを図４の（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ示す。

回転整流器１Ｃが正常の時は図４の（ａ）のように差分信号データ列ΔＩｅｆｋは変動しないが、回転整流器１Ｃに故障が発生すると図４の（ｂ）〜（ｄ）のように差分信号データ列ΔＩｅｆｋが交流励磁機１Ｂの１周期に少なくとも１回ずつ高値側と低値側とに変動する。

回転整流器１Ｃを構成するダイオード素子がアームとして開放した場合の励磁機界磁電流Ｉｅｆに含まれる交流成分の振幅は、同期機１Ａの界磁電流Ｉｆの大きさに比例する。定常状態では、励磁機界磁電流Ｉｅｆの大きさが界磁電流Ｉｆの大きさにほぼ比例するので、差分信号データ列ΔＩｅｆｋは故障検出レベルＦｔｈにローパスフィルタ１６Ｆが出力する平均励磁機界磁電流データ列Ｉｅｆａｖｋを乗じた値と比較され回転整流器１Ｃの故障の有無が判定される。回転整流器１Ｃに故障が発生すると、差分信号データ列ΔＩｅｆｋが交流励磁機１Ｂの１周期に少なくとも１回ずつ高値側と低値側とに変動するので、差分信号データ列ΔＩｅｆｋが故障検出レベルＦｔｈに平均励磁機界磁電流データ列Ｉｅｆａｖｋを乗じた値より大きい状態と、故障検出レベルＦｔｈに平均励磁機界磁電流データ列Ｉｅｆａｖｋの符号反転値を乗じた値より小さい状態が、ともに交流励磁機１Ｂの１周期に１回以上繰り返されると、故障信号ＳＦが出力される。

Ｕ相ダイオード開放故障発生時の各種信号の各種号の信号波形例を図５の（ａ）〜（ｆ）に示す。

定常運転の状態から例えばＵ相ダイオード開放故障が発生し、Ｕ相が開放したときの差分信号データ列ΔＩｅｆｋの波形は図５の（ａ）のようになる。故障発生時以降、差分信号データ列ΔＩｅｆｋは１周期に少なくとも１回ずつ故障検出レベルデータ列Ｆｐｔｈｋのレベル（正の閾値）および故障検出レベルデータ列Ｆｍｔｈｋのレベル（負の閾値）をそれぞれ正側および負側に超過する。この場合の高値検出信号ＳＨ，低値検出信号ＳＬ，高値検出信号ＳＨ２，低値検出信号ＳＬ２，故障信号ＳＦは、それぞれ図５の（ｂ）〜（ｆ）のようになる。

ここまではｎ＝６の場合について述べたが、ｎ＝３とすれば３の自然数倍調波が除去されるので、交流励磁機１Ｂの周波数の１倍または２倍の周波数成分を透過させることができる。ｎ＝６の場合とｎ＝３の場合における差分信号データ列ΔＩｅｆｋ計算時のゲインをそれぞれ図６の（ａ），（ｂ）に示す。ｎ＝６の場合は、除去されずに残る周波数成分のゲインにばらつきがあるが、ｎ＝３の場合は交流励磁機１Ｂの周波数の自然数倍の周波数成分に対しては均一なゲイン特性が得られる。

なお、本実施形態では界磁電流Ｉｆや励磁機界磁電流Ｉｅｆが過渡的に変化している状態では回転整流器１Ｃの故障を誤検出する可能性があるため、最終段にオンディレイタイマ１６Ｐを設け回転整流器故障警報ＳＦＴが誤出力することを防止している。

（効果）
本実施形態によれば、交流励磁機１Ｂの位相を検知してデータ処理を行っているので、交流励磁機１Ｂの周波数が大きく変化しても回転整流器故障を正しく検出できる。また、励磁機界磁電流Ｉｅｆに含まれる交流励磁機１Ｂの周波数の１倍または２倍の周波数成分を検知できるので、回転整流器１Ｃを構成するダイオード素子の１相短絡、１相開放および２相開放を検知することができる。さらに、励磁機界磁電流Ｉｅｆが過渡的に増加または減少するときは差分信号データ列ΔＩｅｆｋが正または負側に移行するが、交流励磁機１Ｂの１周期の間に正側と負側の両方に移行するわけではないので回転整流器故障警報ＳＦＴを誤出力することはない。なお、界磁電流Ｉｆと励磁機界磁電流Ｉｅｆとの比が定常状態に比べてかなり大きくなった場合は故障信号ＳＦを誤出力する可能性があるため、最終段にオンディレイタイマ１６Ｐを設け回転整流器故障警報ＳＦＴが誤出力することを防止している。

[第２の実施形態]
次に、図７および図８を参照して第２の実施形態について説明する。

（構成）
図７は第２の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図である。また、図８は同実施形態における回転整流器故障検出装置の構成を示す図である。

本実施形態は、上述した第１の実施形態（図１、図２）において、回転整流器故障検出装置１６を、交流電圧Ｖ３の替りに同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇを計器用変圧器１０を介して位相検出手段１６Ａに入力するようにした回転整流器故障検出装置１６＄に置き換えたものである。

回転整流器故障検出装置１６＄は、上述した第１の回路部分（位相検出手段１６Ａ）において、計器用変圧器１０を介して入力される電圧から位相θｓを検出する。

この場合、上述したサンプリング間隔Δθｓは（２）式から算出する。

Δθｓ＝（Ｆｓ／Ｆｅｘ）＊（３６０度／Ｎｓ） （２）式
Ｆｓ：同期機１Ａの定格周波数
Ｆｅｘ：交流励磁機１Ｂの定格周波数
Ｎｓ：交流励磁機１Ｂの１周期あたりのサンプル数で、Ｎｓ＝ｎ×ｍ（ｎ，ｍ：自然数）となるように選定する。

ｎ：（交流励磁機１Ｂの周期）／（差分計算間隔）
ｍ：差分計算間隔あたりのサンプル数
（作用）
第１の実施形態との相違点は、交流励磁機１Ｂの位相を、同期電源変圧器１２が出力する交流電圧Ｖ３の替りに同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇから検知するようにしたことである。同期機１Ａも交流励磁機１Ｂと直結されているので、交流出力電圧Ｖｇから検出した位相θｓに対して（２）式を使用してサンプリング間隔Δθｓを求めれば、第１の実施形態と同様に回転整流器１Ｃの故障検出を行うことができる。

（効果）
本実施形態によれば、交流励磁機１Ｂの位相を検知するに際し、同期電源変圧器１２が出力する交流電圧Ｖ３を使用せずとも、同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇを使用することができるので、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

[第３の実施形態]
次に、図９を参照して第３の実施形態について説明する。

（構成）
図９は第３の実施形態における回転整流器故障検出装置の構成を示す図である。

本実施形態は、上述した第１の実施形態（図１、図２）において、回転整流器故障検出装置１６を、差分信号データ列ΔＩｅｆｋを入力して差分計算間隔あたりのサンプル数ｍ’を入力してｍ’サンプル前の差分信号データ列ΔＩｅｆｋ−ｍ’を出力する無駄時間要素１６Ｄ’と、差分信号データ列ΔＩｅｆｋとｍ’サンプル前の差分信号データ列ΔＩｅｆｋ−ｍ’との差を差分信号データ列ΔＩｅｆ’ｋとして出力する減算器１６Ｅ’とを追加し、高値比較器１６Ｊと低値比較器１６Ｋに差分信号データ列ΔＩｅｆｋの替りに差分信号データ列ΔＩｅｆ’ｋを入力するようにした回転整流器故障検出装置１６＃に置き換えたものである。

回転整流器故障検出装置１６＃は、上述した無駄時間要素１６Ｄと減算器１６Ｅとを含む差分計算回路と同じ構成の差分計算回路をもう１つ追加し、これら２つの差分計算回路を直列に接続した構成を有する。追加した差分計算回路に含まれる無駄時間要素１６Ｄ’および減算器１６Ｅ’の構成は、上述した無駄時間要素１６Ｄおよび減算器１６Ｅと同様である。

ここで、ｍ’の値は、追加した差分計算回路のｎ’＝（交流励磁機１Ｂの周期）／（差分計算間隔）に対してｍ’＝Ｎｓ／ｎ’となるように選定する。

（作用）
第１の実施形態との相違点は、励磁機界磁電流検出値データ列Ｉｅｆｋに対する差分計算回路を１回路追加して２回路を直列接続としたことである。

励磁機界磁電流Ｉｅｆが単調に増加または減少する状態では、励磁機界磁電流Ｉｅｆの変化率が反映される差分信号データ列ΔＩｅｆｋは正の値または負の値に偏る。追加した差分計算回路により、差分信号データ列ΔＩｅｆｋに対して再度差分計算を行うことで、その出力である差分信号データ列ΔＩｅｆ’ｋに含まれる直流成分が低減される。励磁機界磁電流Ｉｅｆの増減変化率が一定であれば、差分信号データ列ΔＩｅｆ’ｋに含まれる直流成分は完全に除去される。回転整流器１Ｃの故障は差分信号データ列ΔＩｅｆ’ｋが正負両方向に変化したことで検知されるため、差分信号データ列ΔＩｅｆ’ｋに含まれる直流成分を抑制することは、回転整流器１Ｃの故障検出をより確実に行える方向に作用する。

（効果）
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果に加え、励磁機界磁電流Ｉｅｆが増加または減少する状態であっても差分信号データ列ΔＩｅｆ’ｋに含まれる直流成分を抑制できるので、励磁機界磁電流Ｉｅｆが増加または減少中に回転整流器１Ｃの故障が発生しても、より確実に故障を検出することができる。

[第４の実施形態]
次に、図１０および図１１を参照して第４の実施形態について説明する。

（構成）
図１０は第４の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図である。また、図１１は同実施形態における回転整流器故障検出装置の構成を示す図である。

本実施形態は、上述した第１の実施形態（図１、図２）において、回転整流器故障検出装置１６を回転整流器故障検出装置１６’に置き換えたものである。

回転整流器故障検出装置１６’は、回転整流器故障検出装置１６の構成要素に加えて、交流励磁機１Ｂの出力電圧の１周期の間に、差分信号データ列ΔＩｅｆｋのレベルが、ある正の閾値ＦＳｐｔｈｋおよび負の閾値ＦＳｍｔｈｋをそれぞれ正側および負側に超過する事象があり、その事象が所定の時間以上繰り返される場合に、回転整流器１Ｃの短絡故障を示す短絡故障警報ＳＳＦＴを出力する第５の回路部分（短絡故障警報出力手段）と、その事象が所定の時間内に消失する場合に回転整流器１Ｃのヒューズ断を示す警報ＳＦＦＴを出力する第６の回路部分（ヒューズ断警報出力手段）と、をさらに備えている。

より具体的には、回転整流器故障検出装置１６’は、回転整流器故障検出装置１６の構成要素に加えて、平均励磁機界磁電流データ列Ｉｅｆａｖｋに短絡故障検出レベルＦＳｔｈ（故障検出レベルＦｔｈより大きい値）を乗じて短絡故障検出レベルデータ列ＦＳｐｔｈｋを出力する乗算器１６Ｑと、短絡故障検出レベルデータ列ＦＳｐｔｈｋを入力し符号反転して負の短絡故障検出レベルデータ列ＦＳｍｔｈｋを出力する符号反転器１６Ｒと、差分信号データ列ΔＩｅｆｋと短絡故障検出レベルデータ列ＦＳｐｔｈｋを入力して差分信号データ列ΔＩｅｆｋの方が大きいときに１を、小さいときに０を高値検出信号ＳＳＨとして出力する高値比較器１６Ｓと、差分信号データ列ΔＩｅｆｋと負の短絡故障検出レベルデータ列ＦＳｍｔｈｋを入力して差分信号データ列ΔＩｅｆｋの方が小さいときに１を、大きいときに０を低値検出信号ＳＳＬとして出力する低値比較器１６Ｔと、高値検出信号ＳＳＨを入力して交流励磁機１Ｂの１周期あたりのサンプル数Ｎｓだけオフ時遅延特性を持って高値検出信号ＳＳＨ２を出力するオフディレイタイマ１６Ｕと、低値検出信号ＳＳＬを入力して交流励磁機１Ｂの１周期あたりのサンプル数Ｎｓだけオフ時遅延特性を持って低値検出信号ＳＳＬ２を出力するオフディレイタイマ１６Ｖと、高値検出信号ＳＳＨ２と低値検出信号ＳＳＬ２を入力してその論理積を短絡故障信号ＳＳＦとして出力するアンド回路１６Ｗと、短絡故障信号ＳＳＦを入力して所定のオン時遅延特性を持って短絡故障警報ＳＳＦＴを出力するオンディレイタイマ１６Ｘと、短絡故障信号ＳＳＦを入力してＳＳＦが０から１に変化した時に所定時間だけ短絡故障ワンショット信号ＳＳＦＳをオン出力するワンショットタイマ１６Ｙと、短絡故障警報ＳＳＦＴを入力してＳＳＦＴの論理否定を短絡故障警報ノットＳＳＦＴＮとして出力する論理否定回路１６Ｚと、短絡故障ワンショット信号ＳＳＦＳと短絡故障警報ノットＳＳＦＴＮを入力してその論理積をヒューズ断検出信号ＳＦＦＤとして出力するアンド回路１６ＡＡと、ヒューズ断検出信号ＳＦＦＤを入力して所定のオン時遅延特性を持ってヒューズ断警報ＳＦＦＴを出力するオンディレイタイマ１６ＡＢと、をさらに備えている。

（作用）
第１の実施形態との相違点は、短絡故障検出用の故障検出回路を追加し、通常の故障検出レベルＦｔｈより大きい値を設定した短絡故障検出レベルＦＳｔｈによって短絡故障のみを検知し、短絡故障が所定の時間より長く継続する場合は短絡故障警報ＳＳＦＴを出力し、短絡故障が所定の時間より短時間で元の状態に復帰する場合はヒューズ断警報ＳＦＦＴを出力するようにしたものである。

短絡故障警報ＳＳＦＴを出力する回路は、回転整流器故障警報ＳＦＴを出力する回路と同様の構成であり、短絡故障検出レベルＦＳｔｈを通常の故障検出レベルＦｔｈよりも大きい値とすることで、回転整流器１Ｃを構成するダイオード素子が短絡故障したときのみ、短絡故障信号ＳＳＦがオン出力する。

オンディレイタイマ１６Ｘとオンディレイタイマ１６ＡＢのタイマ設定は短絡故障とヒューズ断を判別する同一の時間を設定し、ワンショットタイマ１６Ｙのタイマ設定はオンディレイタイマ１６Ｘのタイマ設定よりも長い時間を設定する。こうすることで、短絡故障信号ＳＳＦがオンディレイタイマ１６Ｘのタイマ設定よりも長い時間継続する場合は短絡故障警報ＳＳＦＴが出力し、オンディレイタイマ１６Ｘのタイマ設定よりも短い時間で元の状態に復帰する場合はヒューズ断警報ＳＦＦＴが出力する。

（効果）
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果に加え、回転整流器１Ｃを構成するダイオード素子の短絡故障およびヒューズ断故障の判別が行える。すなわち、回転整流器１Ｃの１アームを構成するダイオード素子が複数個並列接続されている場合に、その中の１つのダイオードが短絡し直列接続されているヒューズが溶断した場合でも故障検出することができる。短絡故障警報ＳＳＦＴが発生した場合にブラシレス同期機１を自動停止するようにしておけば事故拡大を防止することができる。ヒューズ断警報ＳＦＦＴが出力した場合には必要に応じてブラシレス同期機１を停止しヒューズ断状況の点検を行い必要な処置を講じることで事故拡大を防止できる。

なお、本実施形態における回転整流器故障検出装置１６’は第２の実施形態および第３の実施形態に対しても適用することができ、上記と同様の作用と効果が得られる。

[第５の実施形態]
次に、図１２、図１３および図１４を参照して第５の実施形態について説明する。

（構成）
図１２は第５の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図である。図１３は同実施形態における転流モード検出器の構成を示す図である。また、図１４は同実施形態における回転整流器故障検出装置の構成を示す図である。

本実施形態は、上述した第４の実施形態（図１０、図１１）において、回転整流器１Ｃの転流モードの検出を行う転流モード検出器１３と、同期機１Ａの交流出力電流Ｉｇを計測する計器用変流器１４とを追加し、さらに回転整流器故障検出装置１６’を回転整流器故障検出装置１６”に置き換えたものである。

回転整流器故障検出装置１６”は、回転整流器故障検出装置１６’において、乗算器１６Ｇの入力を差分信号データ列ΔＩｅｆｋから転流モード検出器１３より入力した界磁電流推定値Ｉｆｅｓｔに変更し、アンド回路１６Ｎおよびアンド回路１６Ｗの入力信号に転流モード検出器１３より入力した転流モード判定信号Ｓｅｎを追加したものである。

転流モード検出器１３は、交流出力電圧Ｖｇと交流出力電流Ｉｇとからギャップ電圧推定値ｅを計算するギャップ電圧推定手段１３Ｆ、交流出力電圧Ｖｇと交流出力電流Ｉｇとギャップ電圧推定値ｅとから界磁電流推定値Ｉｆｅｓｔを出力する界磁電流推定手段１３Ｇ、励磁機界磁電流Ｉｅｆと界磁電流推定値Ｉｆｅｓｔとから転流モードを判定し例えば６０度毎の転流が行われていると判定した場合に転流モード判定信号Ｓｅｎをオン出力する転流モード判定手段１３Ｈ等を備えている。界磁電流推定値Ｉｆｅｓｔと転流モード判定信号Ｓｅｎとは回転整流器故障検出装置１６”へ供給される。

回転整流器故障検出装置１６”において、回転整流器故障警報ＳＦＴを出力する第４の回路部分（回転整流器故障警報出力手段）は、差分信号データ列ΔＩｅｆｋのレベルが、界磁電流推定手段１３Ｇから供給される界磁電流推定値Ｉｆｅｓｔを用いて決定される故障検出レベルデータ列Ｆｐｔｈｋのレベル（正の閾値）および故障検出レベルデータ列Ｆｍｔｈｋのレベル（負の閾値）をそれぞれ正側および負側に超過する事象があり、その事象が所定の時間以上繰り返される場合に、回転整流器故障警報ＳＦＴを出力するように構成されている。

また、上述した第４の回路部分（回転整流器故障警報出力手段）、第５の回路部分（短絡故障警報出力手段）、および第６の回路部分（ヒューズ断警報出力手段）は、転流モード判定手段１３Ｈから供給される転流モード判定信号Ｓｅｎがオンのときのみ警報を出力するように構成されている。

より具体的には、転流モード検出器１３は、計器用変圧器１０を介して同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇに比例した交流電圧検出値Ｖｇｄを出力する交流電圧検出手段１３Ａと、計器用変圧器１０を介して同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇの周波数に比例した周波数検出値Ｆｇを出力する周波数検出手段１３Ｂと、計器用変圧器１０および計器用変流器１４を介して同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇと交流出力電流Ｉｇの力率角検出値φを出力する力率角検出手段１３Ｃと、計器用変流器１４を介して同期機１Ａの交流出力電流Ｉｇに比例した交流電流検出値Ｉｇｄを出力する交流電流検出手段１３Ｄと、励磁機界磁電流検出器１５を介して励磁機界磁巻線１Ｄを流れる励磁機界磁電流Ｉｅｆに比例した励磁機界磁電流検出値Ｉｅｆｄを出力する界磁電流検出手段１３Ｅと、交流電圧検出値Ｖｇｄと周波数検出値Ｆｇと力率角検出値φと交流電流検出値Ｉｇｄとから下記（３）式に従ってギャップ電圧推定値ｅを出力するギャップ電圧推定手段１３Ｆと、交流電圧検出値Ｖｇｄと周波数検出値Ｆｇと力率角検出値φと交流電流検出値Ｉｇｄとギャップ電圧推定値ｅとから下記（４）式に従って界磁電流推定値Ｉｆｅｓｔを出力する界磁電流推定手段１３Ｇと、界磁電流推定値Ｉｆｅｓｔと励磁機界磁電流検出値Ｉｅｆｄとから下記（５）式に従って転流モード判定信号Ｓｅｎを出力する転流モード判定手段１３Ｈとで構成される。

e=[(Vgd/Fg*cosφ)²+(Vgd/Fg*sinφ+Igd*Xp)²]^1/2 （３）式
Xp：ポーシェリアクタンス
Ifest=f^-1(e)-If0g*e+[(If0g*Vgd/Fg+Ifs*Igd*sinφ)²+(Ifs*Igd*cosφ)²]^1/2 （４）式
f^-1(Vg)：無負荷飽和特性Vg=f(If)の逆関数
If0g：ギャップ線上の界磁電流
Ifs：三相短絡（定格電流）時の界磁電流
(K*X*Ifest)/[(1+KD+0.577*KC)*Iefd-KD*Ifest]≦Cth （５）式
上式が成立時にSen=1、不成立時にSen=0
K：転流リアクタンス補正係数
X：転流リアクタンス（交流励磁機のXd”相当）
KD：減磁係数
KC：整流器負荷電圧降下係数
Cth：転流モード判定値
（作用）
第４の実施形態との相違点は、転流モード検出器１３を設け、交流出力電圧Ｖｇと交流出力電流Ｉｇとから界磁電流推定値Ｉｆｅｓｔを算出して回転整流器１Ｃの故障検出レベルの基準信号にしたことと、界磁電流推定値Ｉｆｅｓｔと励磁機界磁電流検出値Ｉｅｆｄとから回転整流器１Ｃの転流モードを判別し６０度毎の転流が行われていないと判断した場合は回転整流器故障警報ＳＦＴ、短絡故障警報ＳＳＦＴおよびヒューズ断警報ＳＦＦＴを出力しないようにしたことである。

転流モード検出器１３は、(３)式と（４）式を使って交流出力電圧Ｖｇと交流出力電流Ｉｇとから界磁電流推定値Ｉｆｅｓｔを算出するとともに、（５）式を使って励磁機界磁電流検出値Ｉｅｆｄと界磁電流推定値Ｉｆｅｓｔとから回転整流器１Ｃの転流モードを判別し、６０度毎の転流が行われていると判断した時に転流モード判定信号Ｓｅｎをオン出力する。

回転整流器故障検出装置１６”は、転流モード検出器１３から入力した界磁電流推定値Ｉｆｅｓｔに比例した故障検出レベルによって回転整流器故障警報ＳＦＴを演算出力するとともに、転流モード判定信号Ｓｅｎがオンの時のみ回転整流器故障警報ＳＦＴ、短絡故障警報ＳＳＦＴおよびヒューズ断警報ＳＦＦＴを出力する。

（効果）
本実施形態によれば、第４の実施形態と同様の効果に加え、マイナスステップ応答試験や負荷遮断時など励磁機界磁電流Ｉｅｆが急速に減少する場合や、系統事故発生により同期機１Ａの界磁電流Ｉｆが急増する場合に、回転整流器１Ｃの転流モードが変化して差分信号データ列ΔＩｅｆｋの信号レベルが増加する場合があるが、回転整流器１Ｃの転流モードを判別することで、回転整流器故障警報ＳＦＴ、短絡故障警報ＳＳＦＴおよびヒューズ断警報ＳＦＦＴを誤出力しないようにすることができる。また、回転整流器１Ｃのアーム開放故障時の電機子反作用による励磁機界磁電流Ｉｅｆの変動量は同期機１Ａの界磁電流Ｉｆの大きさに比例するので、故障検出レベルを界磁電流推定値Ｉｆｅｓｔに比例した値とすることで誤検出や検出漏れのない故障検出を行うことができる。

本実施形態では界磁電流Ｉｆや励磁機界磁電流Ｉｅｆが過渡的に変化している場合でも回転整流器故障の誤検出を防止する方式が採用されているため、オンディレイタイマ１６Ｐのオン遅延時間を短くすることで、回転整流器故障の検出時間を短縮できる。

なお、本実施形態における回転整流器故障検出装置１６”は第２の実施形態および第３の実施形態に対しても適用することができ、上記と同様の作用と効果が得られる。

[第６の実施形態]
次に、図１５および図１６を参照して第６の実施形態について説明する。

（構成）
図１５は第６の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図である。また、図１６は同実施形態における回転整流器故障検出装置の構成を示す図である。

本実施形態は、上述した第５の実施形態（図１２、図１３および図１４）において、回転整流器故障検出装置１６”を、励磁機界磁電圧Ｖｅｆに比例した励磁機界磁電圧検出値データ列Ｖｅｆｋ（ｋ：整数）をサンプリング信号Ｃｓの立上り時に出力する界磁電圧検出手段１６ＡＣと、励磁機界磁電圧検出値データ列Ｖｅｆｋを入力して所定の時定数Ｔｄの一次遅れ関数で平滑化し励磁機界磁電圧平滑信号データ列Ｖｅｆ２ｋとして出力するフィルタ回路１６ＡＤと、励磁機界磁電流検出値データ列Ｉｅｆｋと励磁機界磁電圧平滑信号データ列Ｖｅｆ２ｋとの差を補正後励磁機界磁電流検出値データ列Ｉｅｆｃｋとして出力する減算器１６ＡＥとを追加し、無駄時間要素１６Ｄと減算器１６Ｅとローパスフィルタ１６Ｆに励磁機界磁電流検出値データ列Ｉｅｆｋの替りに補正後励磁機界磁電流検出値データ列Ｉｅｆｃｋを入力するようにした回転整流器故障検出装置１６＊に置き換えたものである。

回転整流器故障検出装置１６＊は、上述した第３の回路部分（差分信号データ列生成手段）において、補正後励磁機界磁電流検出値データ列Ｉｅｆｃｋに対して所定の間隔で差分計算を行って差分信号データ列ΔＩｅｆｋを生成する。

（作用）
第５の実施形態との相違点は、励磁機界磁電流検出値データ列Ｉｅｆｋを励磁機界磁電圧平滑信号データ列Ｖｅｆ２ｋで補正したことである。

励磁機界磁電流Ｉｅｆの変動分には、サイリスタ整流器８が出力するリップル電圧に起因する成分も含まれている。このリップル電圧の周波数が回転整流器故障検出装置１６＊の差分計算回路では除去できない周波数であって、それに起因する励磁機界磁電流Ｉｅｆの変動分が無視出来ないレベルの場合は、回転整流器故障警報ＳＦＴを誤出力する可能性がある。本実施形態では、励磁機界磁電圧検出値データ列Ｖｅｆｋを交流励磁機１Ｂの界磁回路時定数相当の時定数を持つ一次遅れ関数で平滑化することにより、サイリスタ整流器８が出力するリップル電圧に起因する励磁機界磁電流Ｉｅｆの変動分を生成し、励磁機界磁電流検出値データ列Ｉｅｆｋから減算することで、その影響を除去している。

（効果）
本実施形態によれば、第５の実施形態と同様の効果に加え、サイリスタ整流器８が出力するリップル電圧に起因する励磁機界磁電流Ｉｅｆの変動分が無視できないレベルで存在する場合においても、上記影響を除去した補正後励磁機界磁電流検出値データ列Ｉｅｆｃｋを使用して回転整流器故障検出を行うので、サイリスタ整流器８が出力するリップル電圧に起因する回転整流器故障警報ＳＦＴの誤出力を防止することができる。

なお、本実施形態における回転整流器故障検出装置１６＊は第２の実施形態および第３の実施形態に対しても適用することができ、上記と同様の作用と効果が得られる。
［各実施形態の効果のまとめ］
第１および第２の実施形態では、交流励磁機の周波数が変化した時や励磁機界磁電流Ｉｅｆが過渡的に増加または減少した時の誤検出を防止しながら、回転整流器を構成するダイオード素子の１相短絡、１相開放および２相開放を検知することができる。

第３の実施形態では、さらに励磁機界磁電流Ｉｅｆが増加中または減少中であっても回転整流器故障を確実に検知することができる。

第４の実施形態では、さらに回転整流器のアームを構成する複数のダイオード素子の一つが短絡故障から素子直列ヒューズ溶断へ移行したことを判別することができる。

第５の実施形態では、さらにマイナスステップ応答試験や負荷遮断時など励磁機界磁電流が急速に減少した場合や、系統事故発生により同期機の界磁電流が急増した場合の誤検出を防止することで、回転整流器故障の検出時間を短くすることができる。

第６の実施形態では、さらに交流励磁機に界磁電流を供給するサイリスタ整流器が出力するリップル電圧の影響による誤検出を防止することができる。

なお、上述した各実施形態は、副励磁機を励磁電源とする他励式ブラシレス励磁方式を例にとって説明したが、同期機の交流出力電圧を励磁電源とする自励式ブラシレス励磁方式にも適用することができ、同様の効果が得られる。

以上詳述したように、各実施形態によれば、回転整流器故障の誤検出を防止するとともに故障検出時間を短縮することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…ブラシレス同期機、１Ａ…同期機、１Ｂ…交流励磁機、１Ｃ…回転整流器、１Ｄ…励磁機界磁巻線、２…主要変圧器、３…並列用遮断器、４…電力系統、５…励磁用変圧器、６…副励磁機、７…界磁開閉器、８…サイリスタ整流器、９…自動電圧調整装置、１０…計器用変圧器、１１…パルス発生回路、１２…同期電源変圧器、１３…転流モード検出器、１３Ａ…交流電圧検出手段、１３Ｂ…周波数検出手段、１３Ｃ…力率角検出手段、１３Ｄ…交流電流検出手段、１３Ｅ…界磁電流検出手段、１３Ｆ…ギャップ電圧推定手段、１３Ｇ…界磁電流推定手段、１３Ｈ…転流モード判定手段、１４…計器用変流器、１５…励磁機界磁電流検出器、１６…回転整流器故障検出装置、１６＄…回転整流器故障検出装置、１６＃…回転整流器故障検出装置、１６’…回転整流器故障検出装置、１６”…回転整流器故障検出装置、１６＊…回転整流器故障検出装置、１６Ａ…位相検出手段、１６Ｂ…サンプル間隔生成手段、１６Ｃ…電流検出手段、１６Ｄ…無駄時間要素、１６Ｄ’…無駄時間要素、１６Ｅ…減算器、１６Ｅ’…減算器、１６Ｆ…ローパスフィルタ、１６Ｇ…乗算器、１６Ｈ…符号反転器、１６Ｊ…高値比較器、１６Ｋ…低値比較器、１６Ｌ…オフディレイタイマ、１６Ｍ…オフディレイタイマ、１６Ｎ…アンド回路、１６Ｐ…オンディレイタイマ、１６Ｑ…乗算器、１６Ｒ…符号反転器、１６Ｓ…高値比較器、１６Ｔ…低値比較器、１６Ｕ…オフディレイタイマ、１６Ｖ…オフディレイタイマ、１６Ｗ…アンド回路、１６Ｘ…オンディレイタイマ、１６Ｙ…ワンショットタイマ、１６Ｚ…論理否定回路、１６ＡＡ…アンド回路、１６ＡＢ…オンディレイタイマ、１６ＡＣ…界磁電圧検出手段、１６ＡＤ…フィルタ回路、１６ＡＥ…減算器。

Claims (9)

1. 同期機を励磁する回転整流器の故障を検出する回転整流器故障検出装置であって、
   前記回転整流器に交流電力を供給する交流励磁機に直結される副励磁機の出力電圧位相もしくは前記同期機の出力電圧位相を検出する位相検出手段と、
   前記位相検出手段により検出される位相が所定の角度だけ進む毎に前記交流励磁機の励磁機界磁電流をサンプリングして励磁機界磁電流検出値データ列を生成する電流検出値データ列生成手段と、
   前記電流検出値データ列生成手段により生成される励磁機界磁電流検出値データ列に対して所定の間隔で差分計算を行って差分信号データ列を生成する差分信号データ列生成手段と、
   前記交流励磁機の出力電圧の１周期の間に、前記差分信号データ列生成手段により生成される差分信号データ列のレベルが、ある正の閾値および負の閾値をそれぞれ正側および負側に超過する事象がある場合に、回転整流器故障を示す警報を出力する回転整流器故障警報出力手段と、
   を具備することを特徴とする回転整流器故障検出装置。
2. 請求項１に記載の回転整流器故障検出装置において、
   前記正の閾値および負の閾値は、前記電流検出値データ列生成手段により生成される励磁機界磁電流検出値データ列を用いて決定されたものであることを特徴とする回転整流器故障検出装置。
3. 請求項１又は２に記載の回転整流器故障検出装置において、
   前記差分信号データ列生成手段は、前記励磁機界磁電流検出値データ列に対して所定の間隔で差分計算を行って中間差分信号データ列を生成し、当該中間差分信号データ列に対して所定の間隔で差分計算を行って差分信号データ列を生成することを特徴とする回転整流器故障検出装置。
4. 請求項１又は２に記載の回転整流器故障検出装置において、
   前記交流励磁機の出力電圧の１周期の間に、前記差分信号データ列生成手段により生成される差分信号データ列のレベルが、ある正の閾値および負の閾値をそれぞれ正側および負側に超過する事象がある場合に、前記回転整流器の短絡故障を示す警報を出力する短絡故障警報出力手段を、さらに具備することを特徴とする回転整流器故障検出装置。
5. 請求項１又は２に記載の回転整流器故障検出装置において、
   前記交流励磁機の出力電圧の１周期の間に、前記差分信号データ列生成手段により生成される差分信号データ列のレベルが、ある正の閾値および負の閾値をそれぞれ正側および負側に超過する事象があり、その事象が所定の時間以上繰り返される場合に、前記回転整流器の短絡故障を示す警報を出力する短絡故障警報出力手段と、その事象が所定の時間内に消失する場合に、前記回転整流器のヒューズ断を示す警報を出力するヒューズ断警報出力手段と、をさらに具備することを特徴とする回転整流器故障検出装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転整流器故障検出装置において、
   前記同期機の交流出力電圧と交流出力電流とから界磁電流推定値を計算する界磁電流推定手段をさらに具備し、
   前記回転整流器故障警報出力手段は、前記交流励磁機の出力電圧の１周期の間に、前記差分信号データ列生成手段により生成される差分信号データ列のレベルが、前記界磁電流推定手段により計算される界磁電流推定値を用いて決定される正の閾値および負の閾値をそれぞれ正側および負側に超過する事象がある場合に、前記回転整流器の故障を示す警報を出力することを特徴とする回転整流器故障検出装置。
7. 請求項６に記載の回転整流器故障検出装置において、
   前記界磁電流推定値と前記交流励磁機の励磁機界磁電流とから前記回転整流器の転流モードを判定し、所定の転流が行われていると判定した場合に転流モード判定信号をオン出力する転流モード判定手段をさらに具備し、
   前記回転整流器故障警報出力手段、短絡故障警報出力手段、もしくはヒューズ断警報出力手段は、前記転流モード判定信号がオンのときのみ警報を出力することを特徴とする回転整流器故障検出装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の回転整流器故障検出装置において、
   前記交流励磁機の励磁機界磁電圧をサンプリングして励磁機界磁電圧検出値データ列を生成する手段と、前記励磁機界磁電圧検出値データ列を一次遅れ関数で平滑化し励磁機界磁電圧平滑信号データ列を生成する手段と、前記励磁機界磁電流検出値データ列と前記励磁機界磁電圧平滑信号データ列との差を補正後励磁機界磁電流検出値データ列として出力する手段と、をさらに具備し、
   前記差分信号データ列生成手段は、前記補正後励磁機界磁電流検出値データ列に対して所定の間隔で差分計算を行って差分信号データ列を生成する手段を備えていることを特徴とする回転整流器故障検出装置。
9. 同期機を励磁する回転整流器の故障を検出する回転整流器故障検出方法であって、
   位相検出手段により、前記回転整流器に交流電力を供給する交流励磁機に直結される副励磁機の出力電圧位相もしくは前記同期機の出力電圧位相を検出し、
   電流検出値データ列生成手段により、前記検出した位相が所定の角度だけ進む毎に前記交流励磁機の励磁機界磁電流をサンプリングして励磁機界磁電流検出値データ列を生成し、
   差分信号データ列生成手段により、前記生成した励磁機界磁電流検出値データ列に対して所定の間隔で差分計算を行って差分信号データ列を生成し、
   警報出力手段により、前記交流励磁機の出力電圧の１周期の間に、前記生成した差分信号データ列のレベルが、ある正の閾値および負の閾値をそれぞれ正側および負側に超過する事象がある場合に、回転整流器故障を示す警報を出力する、
   ことを含むことを特徴とする回転整流器故障検出方法。